(57)【要約】【課題】封止孔に固形で球状の封止材を配置し、その封止材を溶融させて電子部品を気密封止する電子部品パッケージ、その電子部品パッケージを用いて安定した振動特性と高信頼性を実現する圧電デバイス、およびその製造方法を提供する。【解決手段】リッド基板１０とベース基板とにより形成される内部空間に水晶振動片（２５）を気密封止した水晶振動子１において、一方の基板としてのリッド基板１０に設けられた封止孔４０は、リッド基板１０の外部側の面１１と内部空間側の面としての凹部１３の凹底面とを連通する貫通路であって、外部側の面１１に開口部を有し封止孔４０の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有する半球状の外部側凹部４１と、内部空間側に開口部４２ｂを有する内部空間側凹部４２とが、外部側凹部４１の凹底部分に形成された開口部４２ａで連通されてなる。外部側凹部４１の内壁を含んだ領域には金属膜４３が形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板および第２の基板を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とに挟まれた内部空間に電子部品を収容可能な電子部品用パッケージであって、
前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方の基板に前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成され、
前記封止孔に配置する固形の封止材を溶融することにより前記内部空間を気密に封止することが可能であり、
前記封止孔の内壁が、該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有していることを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項２】
第１の基板および第２の基板を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とに挟まれた内部空間に電子部品を収容可能な電子部品用パッケージであって、
前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方の基板に前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成され、
前記封止孔に封止材を充填することにより前記内部空間を気密に封止することが可能であり、前記封止孔の内壁が該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有し、
前記封止孔を前記外部から前記内部空間に向かって平面視したときに前記内部空間側に位置する前記封止孔の開口形状の面積よりも前記封止孔の前記外部側に位置する開口形状の面積の方が大きい構成であり、前記外部側の開口形状の中心と前記内部空間側の開口形状の中心とが異なる位置にあることを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項３】
圧電振動片と、
前記圧電振動片を間に挟んだ上下に配置される第１の基板および第２の基板と、を備え、
前記第１の基板と前記第２の基板とに挟まれた内部空間に前記圧電振動片が収容され、
前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方に、前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成され、
前記封止孔内に配置した固形の封止材が溶融した後に凝固することにより、前記内部空間が気密に封止された圧電デバイスであって、
前記封止孔の内壁が該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有し、
前記封止孔を前記外部から前記内部空間に向かって平面視したときに前記内部空間側に位置する前記封止孔の開口形状の面積よりも前記封止孔の前記外部側に位置する開口形状の面積の方が大きい構成であることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電デバイスにおいて、
前記内部空間側に位置する前記封止孔の開口形状が平面視で楕円形状を有することを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項３または４に記載の圧電デバイスにおいて、
前記封止孔の前記外部側の開口形状の中心と前記内部空間側の中心とが異なる位置にあることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
圧電振動片と、
前記圧電振動片を間に挟んだ上下に配置される第１の基板および第２の基板と、を備え、
前記第１の基板および前記第２の基板とに挟まれた内部空間に前記圧電振動片が収容され、前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方の基板に、前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成され、
前記封止孔の内壁が、該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有すると共に、前記封止孔を前記外部から前記内部空間に向かって平面視したときに、前記封止孔の前記内部空間側に位置する開口形状の面積よりも前記封止孔の前記外部側に位置する開口形状の面積の方が大きい構成を有し、前記封止孔に封止材を充填することにより前記内部空間が気密に封止された圧電デバイスの製造方法であって、
サンドブラスト加工法により前記基板に前記封止孔を形成するステップと、
前記封止孔の内壁に金属膜を形成するステップと、
前記圧電振動片を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置するステップと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを接合するステップと、
前記封止孔内に固形の前記封止材を配置するステップと、
前記封止材を溶融するステップと、
前記溶融した封止材を硬化するステップと、を含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電デバイスの製造方法において、
前記封止孔を形成するステップが、サンドブラスト加工法により前記基板の一方の面から該基板の厚さ方向に該基板を掘削するステップと、サンドブラスト加工法により前記基板の前記一方の面と対面する他方の面から該基板の厚さ方向に該基板を掘削するステップと、を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の圧電デバイスの製造方法において、前記外部側の開口形状の中心と前記内部空間側の開口形状の中心とが異なる位置にあることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を機密に封止する内部空間を有する電子部品用パッケージ、および、電子部品としての圧電振動片を気密に封止した圧電デバイス、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、各種情報・通信機器やＯＡ機器、また、民生機器等の電子機器には、水晶振動子などの圧電デバイスが使用されている。特に最近は、これら電子機器等の高機能化と共に小型化、薄型化の進展が著しく、これに伴って、圧電デバイスへの小型化、薄型化の要求も高まり、回路基板への実装に適した表面実装型の圧電デバイスが多用されている。一般に表面実装型の圧電デバイスは、セラミックなどの絶縁材料によるパッケージ内に圧電振動片を接合し、パッケージ上にリッドを接合することにより、パッケージとリッドにより形成されるキャビティ内に圧電振動片を封止する構造が広く採用されている。しかし、従来のパッケージ構造では、低融点ガラスの溶融やシーム溶接などでパッケージとリッドとを接合するため、その接合における高温や発生するアウタガス等の影響で、圧電振動片の周波数特性を低下させたり劣化させたりする虞がある。
【０００３】
このような問題を解決する圧電デバイスとして、第１の基板および第２の基板からなるパッケージを備え、その２つの基板に挟まれた内部空間に電子部品としての圧電振動片を収容した圧電デバイスが提案されている。例えば、水晶やガラスなどからなる第１の基板（ベース基板）と第２の基板（リッド基板）との間に、枠体に水晶振動片を一体形成した振動片基板（水晶片）を挟んで配置し、それらを直接接合（表面活性化接合）により接合して、第１の基板と第２の基板とにはさまれた内部空間に水晶振動片を収容した圧電デバイスとしての水晶振動子が特許文献１に紹介されている。表面活性化接合は、例えば珪素（Ｓｉ）を主成分とした水晶やガラスなどの接合対応面である接合領域を鏡面研磨してから当接し、加圧することによって当接面の珪素結合（原子間的結合）によって直接接合する接合法であり、ほとんど加熱しなくても接合することが可能である。
【０００４】
また、表面活性化接合とは異なる他の直接接合法である陽極接合を用いて圧電デバイスを製造する方法が、例えば特許文献２に紹介されている。
また、圧電振動片が形成された振動片基板を、リッド基板およびベース基板により上下方向から挟むようにして直接接合した後に、真空チャンバー内で、リッド基板またはベース基板のいずれか一方に形成された封止孔（貫通孔）に、例えば金属などの熱溶解する球状の封止材を落とし込み、その封止材を溶解させてから凝固させて封止孔に充填することにより、リッド基板およびベース基板により形成される内部空間内に、圧電振動片を気密に封止する圧電デバイスの製造方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６９７７５号公報
【特許文献２】特開２００４−２５４２３８号公報
【特許文献３】特開２００７−１８０９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載の圧電デバイスでは、封止孔の内壁が、該封止孔の貫通方向に向けて直線的な形状を有しているので、球状の封止材を封止孔内に配置した際に、封止孔の内壁面と封止材との接触部分が非常に少ない。このため、封止材を溶融させて孔封止する際に、封止材への熱伝導が効率的に行われないので封止材の溶融が促進されにくく、溶融した封止材が封止孔の内壁面に濡れ広がりにくい。このため、封止の気密性の確保が難しく、封止不良による圧電振動片の動作不良や、外部要因による影響を受けやすくなることにより信頼性が低下する虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
〔適用例１〕本適用例にかかる電子部品用パッケージは、第１の基板および第２の基板を備え、前記第１の基板と前記第２の基板とに挟まれた内部空間に電子部品を収容可能な電子部品用パッケージであって、前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方の基板に前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成され、前記封止孔に配置する固形の封止材を溶融することにより前記内部空間を気密に封止することが可能であり、前記封止孔の内壁が、該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有していることを特徴とする。
【０００９】
上記のような態様の電子部品用パッケージにより電子部品を封止する場合には、球状の金属からなる封止材を封止孔に配置し、それを溶融させて封止孔を塞ぐようにすることが多い。
上記構成によれば、第１の基板または第２の基板の少なくとも一方の基板に形成される封止孔の内壁が、該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有しているので、封止孔に固形の封止材を配置したときに、球状の封止材の表面と封止孔の内壁面との接触あるいは近接する面が多く確保できる。これにより、封止材を溶融させて封止孔を封止する際に、封止孔の内壁面を介した封止材への熱伝導が良好に行われるとともに、溶融した封止材が封止孔の内壁面に濡れ広がりやすくなるので、封止不良が抑えられ、安定した振動特性を有して高信頼性を備えた圧電デバイスを提供することができる。
【００１０】
〔適用例２〕本適用例にかかる電子部品用パッケージは、第１の基板および第２の基板を備え、前記第１の基板と前記第２の基板とに挟まれた内部空間に電子部品を収容可能な電子部品用パッケージであって、前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方の基板に前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成され、前記封止孔に封止材を充填することにより前記内部空間を気密に封止することが可能であり、前記封止孔の内壁が該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有し、前記封止孔を前記外部から前記内部空間に向かって平面視したときに前記内部空間側に位置する前記封止孔の開口形状の面積よりも前記封止孔の前記外部側に位置する開口形状の面積の方が大きい構成であり、前記外部側の開口形状の中心と前記内部空間側の開口形状の中心とが異なる位置にあることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、封止孔に固形で球状の封止材を配置させた際に、外部側の開口と内部空間側の開口とを連通する開口部が球状の封止材の側面に配置されて封止孔の内壁と封止材との間に隙間が確保されやすくなるので、内部空間に電子部品を気密に封止する孔封止工程において真空引き時間が短縮し製造効率を向上させることができる。
【００１２】
〔適用例３〕本適用例にかかる圧電デバイスは、圧電振動片と、前記圧電振動片を間に挟んだ上下に配置される第１の基板および第２の基板と、を備え、前記第１の基板と前記第２の基板とに挟まれた内部空間に前記圧電振動片が収容され、前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方に、前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成され、前記封止孔内に配置した固形の封止材が溶融した後に凝固することにより、前記内部空間が気密に封止された圧電デバイスであって、前記封止孔の内壁が該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有し、前記封止孔を前記外部から前記内部空間に向かって平面視したときに前記内部空間側に位置する前記封止孔の開口形状の面積よりも前記封止孔の前記外部側に位置する開口形状の面積の方が大きい構成であることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、溶融される前の固形で球状の封止材を受容させる外部側の開口形状を、封止材のサイズに合わせて形成することにより、孔封止工程において封止材による安定した孔封止をすることができる。
【００１４】
〔適用例４〕上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記内部空間側に位置する前記封止孔の開口形状が平面視で楕円形状を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、封止孔に溶融前の固形で球状の封止材を配置させた際に、外部側の開口と内部側の開口とを連通する中間部の開口において、封止材と封止孔の内壁との間に隙間が比較的大きく確保されるので、孔封止工程において真空引き時間がより短縮する。
【００１６】
〔適用例５〕上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記封止孔の前記外部側の開口形状の中心と前記内部空間側の中心とが異なる位置にあることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、封止孔に溶融前の球状の封止材を配置させた際に、外部側の開口と内部空間側の開口とを連通する中間部の開口が球状の封止材の側面に配置され、封止孔の内壁と封止材との間に隙間が確保されやすくなるので、孔封止工程における真空引き時間の短縮に効果を奏する。
この構成によれば、開口形状の面積が大きく形成されている外部側から配置される封止材の内部空間側への落下を防止しながら、封止孔の内部空間側の開口が大きく形成されていることにより、孔封止工程における真空引きがされやすいので、真空引き時間を短縮させて製造効率を向上させることができる。
【００１８】
〔適用例６〕本適用例にかかる圧電デバイスの製造方法は、圧電振動片と、前記圧電振動片を間に挟んだ上下に配置される第１の基板および第２の基板と、を備え、前記第１の基板および前記第２の基板とに挟まれた内部空間に前記圧電振動片が収容され、前記第１の基板または前記第２の基板の少なくとも一方の基板に、前記内部空間と外部とを連通する封止孔が形成され、前記封止孔の内壁面が、該封止孔の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有すると共に、前記封止孔を前記外部から前記内部空間に向かって平面視したときに、前記封止孔の前記内部空間側に位置する開口形状の面積よりも前記封止孔の前記外部側に位置する開口形状の面積の方が大きい構成を有し、前記封止孔に封止材を充填することにより前記内部空間が気密に封止された圧電デバイスの製造方法であって、サンドブラスト加工法により前記基板に前記封止孔を形成するステップと、前記封止孔の内壁面に金属膜を形成するステップと、前記圧電振動片を前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置するステップと、前記第１の基板と前記第２の基板とを接合するステップと、前記封止孔内に固形の前記封止材を配置するステップと、前記封止材を溶融するステップと、前記溶融した封止材を硬化するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１９】
サンドブラスト加工法は、ウェットエッチングやドライエッチングなどのエッチング法のように、被加工材の特定の結晶方位に対するエッチング異方性にほとんど影響されることなく、所望の形状に制御して基板を掘削加工することができるので、上記構成のように貫通方向および内周方向に広がる曲面を有す封止孔の形成に適している。
また、封止孔の壁面に金属膜を形成することにより、孔封止工程において、溶融された金属からなる封止材が電極膜上に濡れ広がって孔封止を確実に行うことができる。
したがって、封止孔に配置した固形の封止材を溶融させ、これを硬化させることによる孔封止を確実に行うことが可能となるので、安定した振動特性を有し、高信頼性を備えた圧電デバイスを製造することができる。
【００２０】
〔適用例７〕上記適用例にかかる圧電デバイスの製造方法において、前記封止孔を形成するステップが、サンドブラスト加工法により前記基板の一方の面から該基板の厚さ方向に該基板を掘削するステップと、サンドブラスト加工法により前記基板の前記一方の面と対面する他方の面から該基板の厚さ方向に該基板を掘削するステップと、を有することを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、基板の外部側の面および内部空間側の面の双方向から掘削加工することにより形成される２つの凹部を貫通させて一つの貫通孔としての封止孔を構成している。これにより、基板のいずれか一方の面のみから掘削して形成される封止孔に比して、掘削開始面側の開口が大きくなるのを抑えられ、封止材のサイズに合わせて封止孔を形成することができる。したがって、封止材による孔封止を確実に行うことが可能になり、安定した振動特性を有する圧電デバイスを製造することができる。
【００２２】
〔適用例８〕上記適用例にかかる圧電デバイスの製造方法において、前記外部側の開口形状の中心と前記内部空間側の開口形状の中心とが異なる位置にあることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、封止孔に固形で球状の封止材を配置させた際に、外部側の開口と内部空間側の開口とを連通する開口部が球状の封止材の側面に配置されて封止孔の内壁と封止材との間に隙間が確保されやすくなるので、内部空間に電子部品を気密に封止する孔封止工程において真空引き時間が短縮し、圧電デバイスの製造効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態にかかる水晶振動子を模式的に示す分解斜視図。
【図２】第１の実施形態にかかる水晶振動子の振動片基板を模式的に説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は振動片基板の底面図。
【図３】水晶振動子の断面構造および陽極酸化している状態を模式的に説明する断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】図３の水晶振動子のＤ部である封止孔近傍を拡大して説明するものであり、（ａ）は部分拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】本実施形態の水晶振動子の製造方法を説明するフローチャート。
【図６】変形例１を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図。
【図７】変形例２を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図。
【図８】変形例３を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ断面図。
【図９】（ａ）は、圧電デバイスの変形例としての圧力センサーを説明する模式断面図、（ｂ）は、圧力センサーのセンサー素子片の模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、圧電デバイスの一実施形態について図面に従って説明する。
（第１の実施形態）
【００２６】
図１〜３は、圧電デバイスとしての圧電振動子を水晶振動子に具現化した実施形態を説明するものであり、図１は水晶振動子を模式的に示す分解斜視図である。また、図２は圧電振動片としての水晶振動片が枠体に一体形成された振動片基板を模式的に説明するものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は振動片基板の底面図である。また、図３は、水晶振動子の断面構造および陽極酸化している状態を模式的に説明する断面図であり、図１の分解斜視図に示す水晶振動子を図２のＡ−Ａ線で切断したときの断面を示している。
【００２７】
図１において、水晶振動子１は、振動片基板２０の上下に連通する開口部Ｔ１を、第１の基板および第２の基板としてのリッド基板１０およびベース基板３０で塞ぐように固定して形成されている。
本実施形態の振動片基板２０は水晶からなる。また、リッド基板１０およびベース基板３０は、ガラスやシリコン、あるいは振動片基板２０と同じ水晶からなる。
【００２８】
リッド基板１０は、少なくとも振動片基板２０の開口部Ｔ１を塞ぐ大きさを有し、本実施形態では、振動片基板２０の外形が矩形であることから、リッド基板１０の外形も矩形の形状とされている。
同様に、ベース基板３０は、少なくとも振動片基板２０の開口部Ｔ１を塞ぐ大きさを有し、本実施形態では、振動片基板２０の外形が矩形であることから、ベース基板３０の外形も矩形の形状とされている。
【００２９】
また、リッド基板１０の振動片基板２０と接合される側には凹部１３が設けられている。同様に、ベース基板３０の振動片基板２０と接合される側には凹部３３が設けられている。そして、リッド基板１０とベース基板３０とは、それぞれの凹部１３と凹部３３とを互いに向かい合わせにして、間に振動片基板２０を挟んで固定されるようになっている。これにより、凹部１３および凹部３３は、振動片基板２０の内側の空間となる開口部Ｔ１と一体になって、振動片基板２０の電子部品としての水晶振動片２５を収容する内部空間Ｓ１（図３を参照）が形成されるようになっている。
【００３０】
振動片基板２０は、この振動片基板２０の矩形の外形を形成する枠部２１と、枠部２１の内側に形成された基部２３、およびその基部２３から平行に突設された振動腕２５Ａ，２５Ｂからなる水晶振動片２５とが一体に形成されている。このような振動片基板２０の形状は、本実施形態の場合、水晶の薄板をフォトリソグラフィを用いてエッチングすることにより形成することができる。
【００３１】
ここで、振動片基板２０について詳細に説明する。
図２において、振動片基板２０の水晶振動片２５は、枠部２１の一端部の内側と一体とされている基部２３と、その基部２３を基端として、図中右方向に向けて、二股に分かれて平行に延びる一対の振動腕２５Ａ，２５Ｂが突設されている。すなわち、水晶振動片２５は、音叉のような形状を有した、所謂、音叉型水晶振動片である。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、振動片基板２０の枠部２１の上端面２１ａには第１の電極２８が設けられている。
この第１の電極２８は、枠部２１の上端面２１ａに引き回された第１の接合用電極２８ａと、その第１の接合用電極２８ａと接続されて水晶振動片２５の基部２３を通り振動腕２５Ａの両側面および振動腕２５Ｂの上面と下面とに設けられた第１の励振電極２６Ｂとを有している。
【００３３】
また、図２（ｃ）に示すように、振動片基板２０の枠部２１の下端面２１ｂには第２の電極２９が設けられている。
この第２の電極２９は、枠部２１の下端面２１ｂに引き回された第２の接合用電極２９ａと、その第２の接合用電極２９ａと接続されて水晶振動片２５の基部２３を通り振動腕２５Ｂの両側面および振動腕２５Ａの上面と下面とに設けられた第２の励振電極２６Ａとを有している。
【００３４】
これらの電極は、本実施形態の水晶振動子１において、次のような構成上の特徴を有している。
すなわち、第１の接合用電極２８ａは、振動片基板２０とリッド基板１０とを陽極接合するのに用いられる。また、第２の接合用電極２９ａは、振動片基板２０とベース基板３０とを陽極接合するのに用いられる。
また、第１の励振電極２６Ｂおよび第２の励振電極２６Ａは、水晶振動片２５を駆動するのに用いられる。
これらの第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａと、第１の励振電極２６Ｂおよび第２の励振電極２６Ａとは、水晶材料をフォトリソグラフィを用いてエッチングすることにより形成された振動片基板２０の原形の表面に、例えばスパッタリングにより、クロム（Ｃｒ）層を下地として形成し、その上に金（Ａｕ）層を積層させて設けた共通の構造にて形成されている。
【００３５】
さらに、第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａの部分には、上記の金層の上に、陽極酸化のための金属被覆層として、例えば、アルミニウム（Ａｌ）層や、それに代わる、例えば、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、あるいはシリコン（Ｓｉ）などが積層されて形成されている。
【００３６】
また、図３に示すように、第１の接合用電極２８ａは、図中左側の側面に引き回された側面電極３５ａを介して、ベース基板３０の底面に設けられた実装用電極３５と接続されている。
【００３７】
また、水晶振動子１における特に重要な構成として、図３に示すように、本実施形態では、リッド基板１０の中央付近に、水晶振動子１の内部空間Ｓ１と外部とを連通する封止孔４０が設けられている。なお、図３に示す水晶振動子１は、封止孔４０に、詳細を後述する封止材４５が充填されて封止された状態を示している。
【００３８】
また、図３は、振動片基板２０の上下にリッド基板１０およびベース基板３０を陽極接合している状態を図示している。すなわち、ガラス製のリッド基板１０およびベース基板３０には、これらの軟化点よりも低い温度を加えた状態で、リッド基板１０およびベース基板３０と、これらを振動片基板２０に対して接合するための接合膜である接合用電極２８ａおよび２９ａとの間で、これら接合用電極２８ａ，２９ａが陽極になるようにして、直流電源４９から直流電圧を印加する。
【００３９】
すると、ガラス製であるリッド基板１０とベース基板３０とには、印加された直流電圧の作用によって、イオンが移動し、これらと接合用電極２８ａ，２９ａとのギャップおよび、その近傍に形成された空間電荷層に、継続して印加された電圧がかかるようになる。そうすると、リッド基板１０およびベース基板３０と、振動片基板２０の各接合用電極２８ａ，２９ａとの間に静電引力が発生し、互いに密着し、強電界によりガラス側から各電極側へのイオンの移動が進み、界面で電極側の原子と共有結合を生じて結合が行われると考えられる。なお、この過程は、逆電圧を利用して可逆的に進行させることもできる。
【００４０】
以上の陽極接合の作用により、リッド基板１０とベース基板３０との間に振動片基板２０を挟んで接合された水晶振動子１において、水晶振動片２５が収容された内部空間Ｓ１は、リッド基板１０とベース基板３０とにより気密状態で封止されている。
【００４１】
〔封止孔〕
ここで、本実施形態の水晶振動子１において、特に重要な封止孔４０の構成について図面に沿って詳細に説明する。図４は、図３の水晶振動子のＤ部である封止孔近傍を拡大して説明するものであり、（ａ）は部分拡大平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図４（ｂ）は、封止孔に固形の封止材４５ａを配置した状態を図示している。また、図４（ａ）では、封止孔における封止材４５ａの配置位置を仮想線（二点鎖線）で示している。
【００４２】
本実施形態の水晶振動子１では、第１の基板および第２の基板としてのリッド基板１０およびベース基板３０のうち、第１の基板としてのリッド基板１０に封止孔が設けられている。図４において、封止孔４０は、リッド基板１０の外部側の面１１と内部空間側の面としての凹部１３の凹底面とを連通する貫通路であって、本実施形態では、外部側の面１１に開口部を有し封止孔４０の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有する半球状の外部側凹部４１と、内部空間側に開口部４２ｂを有する内部空間側凹部４２とが、外部側凹部４１の凹底部分に形成された開口部４２ａで連通されてなる。
【００４３】
また、図４（ａ）に示すように、封止孔４０を外部側から内部空間側に向かって平面視したときに、内部空間側に位置する開口部４２ａおよび開口部４２ｂの開口形状の面積よりも、封止孔４０の外部側に位置する外部側凹部４１の開口部の開口形状の面積の方が大きい封止孔４０の構成において、本実施形態では、外部側の開口部の開口形状の中心と内部空間側の開口部４２ａおよび開口部４２ｂの開口形状の中心とは同じ位置にある。
また、本実施形態の封止孔４０において、内部空間側凹部４２の外部側凹部４１と連通する側の開口部４２ａよりも、内部空間側の開口部４２ｂの方が大きく形成されている。
【００４４】
封止孔４０を平面視したときに視認される外部側凹部４１の内壁を含んだ領域には金属膜４３が形成されている。金属膜４３は、封止孔４０を孔封止する際に、封止孔４０に配置された金属からなる固形の封止材４５ａ（図４（ｂ）を参照）を溶融させたときに、封止材４５ａの溶融金属が濡れ広がって封止孔４０を確実に封止するために設けられるものである。
【００４５】
なお、本実施形態の金属膜４３は、後述するように、スパッタリングや蒸着などにより順次積層されたクロム、金と、その金の上に、無電解メッキにより順次積層されたニッケル、パラジウム、金により形成される（図示せず）。
【００４６】
また、後述するように、リッド基板１０の材料であるガラス基板と金属膜４３との密着性を確保するために、封止孔４０の内壁を含む金属膜４３形成領域の表面粗さが所定の粗さを有するマット面に加工されている。本実施形態では、封止孔４０のうち、封止材４５を溶融することによる孔封止に供する外部側凹部４１の内壁がマット面に加工されている。
【００４７】
上記実施形態の水晶振動子１によれば、リッド基板１０に設けられた封止孔４０の外部側の開口部を形成する外部側凹部４１が、封止孔４０の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有する半球状を呈して形成されているので、封止孔４０の孔封止工程において、封止孔４０に溶融前の固形の封止材４５を配置したときに、球状の封止材４５ａの外面と、封止孔４０の内壁面との接触または近接する面積が多くなる。これにより、封止材４５ａを溶融させて封止孔４０を孔封止する際に、封止孔４０の内壁面を介した封止材４５ａへの熱伝導が良好に行われるとともに、溶融した封止材４５ａが封止孔４０の外部側凹部４１の内壁面（金属膜４３）に濡れ広がりやすくなる。したがって、封止不良が抑えられ、安定した振動特性を有し、高信頼性を備えた水晶振動子１を提供することができる。
【００４８】
また、上記実施形態の水晶振動子１では、封止孔４０の外部側凹部４１の内壁を含む領域に設ける金属膜４３として、クロム、金を下地層として、その下地層の金の上に、ニッケル、パラジウム、金がこの順に積層されてなる積層膜を用いた。
この構成の金属膜４３によれば、孔封止工程において、下地金属の拡散が抑えられるとともに、溶融した封止材４５ａの濡れ性が良好となり確実な封止ができることを発明者は確認した。
【００４９】
また、上記実施形態の水晶振動子１では、外部側に開口した外部側凹部４１と、内部空間側に開口した内部空間側凹部４２とが連通されてなる封止孔４０を形成した。
この構成によれば、リッド基板１０のいずれか一方の面のみから掘削して封止孔を形成した場合に比して、掘削開始面となる外部側の開口部の開口形状が大きくなるのが抑えられ、封止材４５ａのサイズに合わせて封止孔４０を形成することができる。これにより、孔封止工程において封止材４５ａによる安定した孔封止を行うことができる。
【００５０】
また、上記実施形態の水晶振動子１では、封止孔４０において、内部空間側凹部４２の外部側凹部４１と連通する側の開口部４２ａよりも、内部空間側の開口部４２ｂの方が大きく形成されている。
これにより、封止孔４０からの封止材４５ａの落下を防止しながら、孔封止工程における真空引きがされやすくなるので、真空引き時間を短縮させて製造効率を向上させることができる。
【００５１】
〔水晶振動子の製造方法〕
次に、水晶振動子１の製造方法について図面に沿って説明する。
図５は、本実施形態の水晶振動子１の製造方法を説明するフローチャートである。
図５において、リッド基板１０の製造工程がステップＳ１−１からステップＳ１−４までに示され、振動片基板２０の製造工程がステップＳ２−１からステップＳ２−４までに示され、ベース基板３０の製造工程がステップＳ３−１からステップＳ３−３までに示されている。まず、これら前工程について説明する。
【００５２】
上述した陽極接合などの直接接合による水晶振動子１の製造においては、振動片基板２０、リッド基板１０、ベース基板３０それぞれを大判のウェハに複数並べて形成し、それら各基板ウェハを積層させて直接接合してウェハ積層体を形成した後に、ダイシングあるいは折り取りなどにより個片の水晶振動子１に切断して複数個の水晶振動子１を得る方法がとられる。
【００５３】
まず、リッド基板１０は、所定の大きさのガラス基板（ウェハ）を用いて、このガラス基板に単数または複数のリッド基板１０の外形をフォトリソグラフィを用いてエッチングすることにより形成する。
なお、リッド基板１０および後述するベース基板３０の形成材料として用いるガラス材料は、陽極接合を可能とするため、あるいは、陽極接合を容易にするために、イオンの拡散のしやすいガラス材料を選択する。例えば、アルカリ金属を含有するもので、エッチング加工に適するものを選定するとよく、例えば、ソーダガラスなどが適している。
【００５４】
リッド基板１０の外形形成では、まず、ガラス基板の両主面全体に、エッチングマスクとなる例えばクロム（Ｃｒ）および金（Ａｕ）からなる耐蝕膜をスパッタなどにより形成し、その耐蝕膜上にフォトレジストを塗布する。そして、そのフォトレジストにリッド基板１０の外形パターニング用のマスクを配置して露光した後、フォトレジストの感光した部分を現像して除去してからエッチング液に浸し、感光したフォトレジストを除去した部分の耐蝕膜をエッチングして、ガラス基板上に、耐蝕膜からなるリッド基板１０の外形形成用のエッチングマスクを形成する（ステップＳ１−１）。
【００５５】
次に、耐蝕膜からなるリッド基板１０の外形形成用のエッチングマスクを形成したガラス基板を、例えばフッ化水素溶液からなるエッチング液に浸漬して、ガラス基板のリッド基板１０の外形に対応した部分が貫通するまでエッチングすることにより、リッド基板１０の外形を形成する（ステップＳ１−２）。
なお、リッド基板１０の外形は、例えば、ウェハから完全に切り離されないようにミシン目状の折り取り部によりガラス基板につなげるようにしている。これにより、以降の工程をガラス基板のウェハ状態にて効率的に流動することができる。
【００５６】
次に、ステップＳ１−３に示すように、封止孔の形成を行う。本実施形態の封止孔形成では、外部側の面１１に開口部を有し封止孔４０の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有する半球状の外部側凹部４１と、内部空間側に開口部４２ｂを有する内部空間側凹部４２とが、外部側凹部４１の凹底部分に形成された開口部４２ａで連通されてなる封止孔４０（図４を参照）を形成するために、サンドブラスト加工法を用いる。サンドブラスト加工法は、被加工材料の加工部分に微細砥粒を定量的に噴射することにより、所望の形状の穴あけや凹部形成などをおこなうものであり、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどのエッチング法に比してエッチング形状の制御性に優れ、特に半球状（断面半円弧状）の孔または凹部の形成に適している。
【００５７】
このようなサンドブラスト加工法を用いて、リッド基板１０の外部側の面から該基板の厚さ方向に該基板を掘削して外部側凹部４１を形成するステップと、リッド基板１０の内部空間側の面から該基板の厚さ方向に該基板を掘削して内部空間側凹部４２を形成するステップとを経て、外部側凹部４１と内部空間側凹部４２とが連通することにより、リッド基板１０の外部側と内部空間側とを連通する封止孔４０を形成する。
【００５８】
具体的には、まず、リッド基板１０の外形を形成したガラス基板上に感光性のマスキングフィルムを貼り合せてから、そのマスキングフィルムに外部側凹部４１または内部空間側凹部４２の開口形状のパターニング用マスクを位置合わせして開口形状パターンを露光した後、マスキングフィルムの感光した部分を除去する現像を行ってサンドブラスト加工用のマスクを形成し、それをマスクとしてサンドブラスト加工装置の噴射ノズルから砥粒を噴射させ、マスクされていない部分のガラス基板を物理的にエッチングする。このとき、噴射ノズルからの砥粒の噴射位置を移動させながら、砥粒の吐出圧力、吐出時間などを調整することにより、半球状の外部側凹部４１や内部空間側凹部４２を形成し、これら二つの凹部が凹底部分で連通してなる封止孔４０を形成する。
なお、外部側凹部４１および内部空間側凹部４２のうち、半球状（半円弧状の断面形状）である必要があるのは、後述する孔封止工程で溶融前の固形の封止材４５ａ（図４を参照）を配置する外部側凹部４１であり、内部空間側凹部４２の凹分形状は半球状でなくてもよい。
【００５９】
ここで、外部側凹部４１を半球状の凹部として加工することと共に重要なのは、封止孔４０形成後に行う後述する金属膜４３形成において、ガラス基板と金属膜４３との密着性を確保するために、封止孔４０の内壁を含む金属膜４３形成領域の表面粗さを所定の粗さを有するマット面とすることである。本実施形態では、封止孔４０のうち、少なくとも、封止材を溶融することによる孔封止に供する外部側凹部４１の内壁を所定の表面粗さに仕上げればよい。
このように、外部側凹部４１の内壁を所定の表面粗さとするには、上記サンドブラスト加工法による封止孔形成時の砥粒の種類や粗さなどを選定、あるいは調整することによる。
【００６０】
次に、ステップＳ１−４に示すように、リッド基板１０に金属膜４３を形成する（図４を参照）。本実施形態では、スパッタリングや蒸着などの気相堆積法と、無電解メッキとを併用して金属膜４３を形成する。
【００６１】
まず、スパッタリングや蒸着などにより、クロム、金をこの順に積層させる。次に、このクロムと金が積層された金属膜をフォトリソグラフィによりパターニングすることによって、金属膜４３パターンを形成する。そして、その金属膜４３パターン上に、無電解メッキにより、ニッケル、パラジウム、金をこの順に積層させることにより、金属膜４３が形成される。
以上により、リッド基板１０が完成する。
【００６２】
次に、振動片基板２０の製造方法について説明する。
振動片基板２０の製造においては、まず、結晶軸に対して所定のカット角で切り出され、所望の厚さおよび表面状態になるように研磨加工された大判の水晶基板（水晶ウェハ）を準備する。そして、ステップＳ２−１に示すように、フォトリソグラフィを用いたウェットエッチングにより、水晶基板に複数の振動片基板２０の外形を形成する。
【００６３】
詳述すると、まず、ステップＳ２−１に示すように、水晶基板のウェハの両主面全体に、エッチングマスクとなる例えばクロムおよび金からなる耐蝕膜をスパッタなどにより形成してからフォトレジストを塗布して、そのフォトレジスト上に振動片基板２０の外形パターニング用のマスクを配置して外形パターンを露光する。
そして、フォトレジストの露光により感光した部分を除去する現像を行ってからエッチング液に浸し、感光したフォトレジストを除去した部分の耐蝕膜をエッチングして、水晶基板上に、耐蝕膜からなる振動片基板２０の外形形成用のエッチングマスクを形成する。
【００６４】
次に、ステップＳ２−２に示すように、振動片基板２０の外形形成用のエッチングマスクを形成した水晶基板を、例えばフッ化水素溶液およびフッ化アンモニウム溶液からなるエッチング液に浸漬して、水晶基板の振動片基板２０の外形に対応した部分が貫通するまでエッチングする。
なお、振動片基板２０の外形は、水晶基板から完全に切り離されないようにミシン目状の折り取り部などにより水晶基板につなげ、以降の工程を水晶基板（ウェハ）状態にて効率的に流動するようにしている。
【００６５】
次に、ステップＳ２−３に示すように、耐蝕膜からなる振動片基板２０形成用のエッチングマスクを剥離する。
【００６６】
次に、ステップＳ２−４に示すように、スパッタリングや蒸着などにより、第１の接合用電極２８ａや第１の励振電極２６Ｂなどからなる第１の電極２８と、第２の接合用電極２９ａ、第２の励振電極２６Ａなどからなる第２の電極２９などの電極形成を行う。
電極形成は、振動片基板２０の外形が形成された水晶基板の表面に、スパッタリングや蒸着により、クロム層を下地として形成し、その上に金層を積層させて形成される。
さらに、第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａの部分の上記金層の上に、スパタリングや蒸着により、陽極酸化のための金属被覆層である例えばアルミニウム層や、それに代わる、例えば、タングステン、ニッケル、チタン、あるいはシリコンなどを積層させて形成する。
【００６７】
次に、ベース基板３０の製造方法について説明する。
ベース基板３０は、上記リッド基板１０と同じガラス材料により、概ね同じ方法により形成することができる。
まず、例えばソーダガラスなどからなるガラス基板の両主面全体に、エッチングマスクとなる例えばクロムおよび金からなる耐蝕膜をスパッタなどにより形成し、フォトリソグラフィを用いてエッチングすることにより、ガラス基板上に、耐蝕膜からなるベース基板３０の外形形成用のエッチングマスクを形成する（ステップＳ３−１）。
【００６８】
次に、ステップＳ３−２に示すように、耐蝕膜からなるベース基板３０の外形形成用のエッチングマスクを形成したガラス基板を、例えばフッ化水素溶液からなるエッチング液に浸漬してベース基板３０の外形に対応した部分が貫通するまでエッチングすることにより、ベース基板３０の外形を形成する。
【００６９】
次に、ステップＳ３−３に示すように、ベース基板３０に、スパッタリングや蒸着などにより、クロム、金をこの順に積層させ、これをフォトリソグラフィによりパターニングすることによって、実装用電極３５，３６や引き回し配線としての側面電極３５ａなどの電極形成を行う。
以上により、ベース基板３０が完成する。
【００７０】
次に、後工程について説明する。
上記に説明した方法で製造したリッド基板１０、ベース基板３０、および振動片基板２０は、本実施形態では、図３を用いて上記に説明した態様により、直接接合法の一つである陽極接合により接合する。
まず、ステップＳ５に示すように、リッド基板１０とベース基板３０との二つの基板間に水晶振動片２５が一体形成された振動片基板２０を配置する。このとき、陽極接合するための接合膜である第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａとを位置合わせする。
【００７１】
次に、ステップＳ６に示すように、第１の接合用電極２８ａと第２の接合用電極２９ａとの間で、直流電源４９から第１の接合用電極２８ａおよび第２の接合用電極２９ａが陽極になるようにして直流電圧を印加することにより、リッド基板１０およびベース基板３０間に振動片基板２０を陽極接合する。
この陽極接合による工程は、従来の接合工程のように、内部空間Ｓ１からのガス出しを行う必要がなく、大気圧で行うことができる。
【００７２】
このように陽極接合により接合された状態の基板（ウェハ）積層体は、次に、封止工程に移して封止を行う。
すなわち、まず、ステップＳ７に示すように、基板積層体のリッド基板１０の封止孔４０に、固形で球状の封止材４５ａを配置する。このとき、球状の封止材４５ａは、図４（ｂ）に示すように、リッド基板１０の外部側に開口した半球状の外部側凹部４１に多くの面が接し、または接近させて受容される。
なお、封止材４５ａは、完成した水晶振動子１を外部実装基板に実装する際のリフロー温度よりも高い温度を融点として有していることが望ましく、例えば、金と錫（Ｓｎ）との合金、あるいは、金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金などが用いられる。
【００７３】
次に、基板積層体を真空チャンバー内に入れて所定の真空度まで減圧させ、水晶振動片２５やリッド基板１０およびベース基板３０の内側から出るガスを封止孔４０から排出させてから、固形の封止材４５ａに電子ビームあるいはレーザーを照射することなどにより封止材４５ａを溶融させる（ステップＳ８）。溶解した封止材４５（図３を参照）は封止孔４０の内壁に形成された金属膜４３の表面に濡れ広がり、封止孔を塞ぐように充填される。
そして、真空チャンバー内にて、封止材４５が完全に固化するまで温度を下降させて封止材を硬化してから（ステップＳ９）、孔封止された基板（ウェハ）積層体を真空チャンバーから取り出す。
【００７４】
次に、ステップＳ１０に示すように、孔封止された基板（ウェハ）積層体をダイシングすることなどにより、個片の水晶振動子１を得る個片化が行われ、必要な検査等を行って水晶振動子１が完成する。
【００７５】
上記の製造方法では、外部側凹部４１および内部空間側凹部４２からなる封止孔４０を、サンドブラスト加工法により形成する構成とした。
サンドブラスト加工法は、ウェットエッチングやドライエッチングなどのエッチング法のように、被加工材の異方性に依存することなく、所望の形状に制御して基板を掘削加工することができるので、上記実施形態のような半球状の外部側凹部４１の形成に好適であり、球状の封止材４５ａによる安定した孔封止が可能な封止孔４０を形成することができる。
【００７６】
また、上記の製造方法では、リッド基板１０の外部側の面から該基板の厚さ方向に該基板を掘削して外部側凹部４１を形成するステップと、リッド基板１０の外部側面と対面する内部空間側の面から基板の厚さ方向に基板を掘削して内部空間側凹部４２を形成するステップと、を実行し、これら外部側凹部４１と内部空間側凹部４２とが、外部側凹部４１の凹底部分に形成された開口部４２ａで連通されてなる封止孔４０を形成した。
【００７７】
この構成によれば、リッド基板１０のいずれか一方の面のみから掘削あるいはエッチングして形成される封止孔に比して、掘削開始面側の開口が大きくなるのを抑えられ、封止材４５ａのサイズに合わせて封止孔を形成することができる。したがって、封止材４５による孔封止を確実に行うことが可能になり、安定した振動特性を有する水晶振動子１を製造することができる。
【００７８】
また、上記の製造方法によれば、封止孔４０の外部側凹部４１の内壁面を含む領域に金属膜４３を形成する工程を含んでいることにより、封止工程において、溶融された金属からなる封止材４５ａが金属膜４３上に濡れ広がって孔封止を確実に行うことができる。
【００７９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下の変形例を実施することもできる。
【００８０】
（変形例１）
上記実施形態では、リッド基板１０の外部側の面１１に開口部を有する半球状の外部側凹部４１と、内部空間側に開口部４２ｂを有する内部空間側凹部４２とが、外部側凹部４１の凹底部分に形成された開口部４２ａで連通されてなる封止孔４０において、外部側の開口部の開口形状の中心と内部空間側の開口部４２ａおよび開口部４２ｂの開口形状の中心とが同じ位置にある構成とした。これに限らず、外部側凹部の開口形状の中心と内部空間側凹部の開口形状の中心をずらして配置した構成の封止孔とすることにより、封止工程における真空引きの効率化を図ることが可能になる。
図６は、リッド基板の封止孔の変形例を模式的に説明するものであり、（ａ）はリッド基板を外部側からみた部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面を示す部分断面図である。なお、図６においては、本変形例の効果を説明する便宜上、溶融前の球状の封止材４５ａを封止孔８０に載置した状態を図示している。
【００８１】
図６において、ガラスなどからなるリッド基板７０の略中央には、外部側面７１に大きく開口した半球状の外部側凹部８１と、内部空間側面７３に大きく開口した内部空間側開口部８２ｂを有する内部空間側凹部８２とが、リッド基板７０の厚み方向の中間部の中間開口部８２ａで連通されてなる封止孔８０が形成されている。
【００８２】
本変形例の封止孔８０において、外部側凹部８１は、外部側面７１に大きく開口した外部側の開口形状が平面視で円形状を呈している。また、内部空間側凹部８２も、内部空間側面７３の内部空間側開口部８２ｂの開口形状が平面視で円形状を呈している。ここで、図中、Ｅ−Ｅ線およびそれと直交する中心線Ｐ１で示す外部側凹部８１の平面視で円形状の中心と、Ｅ−Ｅ線およびそれと直交する中心点Ｐ２の交点で示す内部空間側凹部８２の平面視で円形状の円の中心とが異なる位置に配置されている。
また、封止孔８０の外部側凹部８１を含む領域には金属膜８３が形成されている。
【００８３】
上記変形例１のリッド基板７０の構成によれば、封止孔８０に溶融前の球状の封止材４５ａを配置させた際に、外部側凹部８１と内部空間側凹部８２との連通部となる中間開口部８２ａが球状の封止材４５ａの側面に配置され、外部側凹部８１の内壁と封止材４５ａとの間に比較的大きく隙間が確保されることにより、孔封止工程における真空引き時間がより短縮できるという効果を奏する。
【００８４】
（変形例２）
上記実施形態および変形例１のリッド基板１０，７０の封止孔４０，８０では、平面視で円形状の外部側凹部４１，８１および内部空間側凹部４２，８２が連通してなる構成とした。これに限らず、内部空間側凹部の上側および下側開口部の平面視の形状を楕円形状にすることにより、孔封止工程における真空引きの効率化を図ることが可能になる。
図７は、リッド基板の封止孔の変形例２を模式的に説明するものであり、（ａ）はリッド基板を外部側からみた部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面を示す部分断面図である。なお、図７においては、本変形例の効果を説明する便宜上、溶融前の球状の封止材４５ａを封止孔６０に載置した状態を図示している。
【００８５】
図７において、ガラスなどからなるリッド基板５０の略中央には、外部側面５１に大きく開口した半球状の外部側凹部６１と、内部空間側面５３に大きく開口した内部空間側開口部６２ｂを有する内部空間側凹部６２とが、リッド基板５０の厚み方向の中間部の中間開口部６２ａで連通された封止孔６０が形成されている。
【００８６】
本変形例の封止孔６０において、半球状の凹部である外部側凹部６１は、平面視で略円形状を呈している。一方、内部空間側凹部６２は、平面視で楕円形状を呈している。
また、封止孔６０の外部側凹部６１を含む領域には金属膜６３が形成されている。
【００８７】
上記変形例２のリッド基板５０の構成によれば、封止孔６０において、内部空間側凹部６２の上側および下側の開口部である中間開口部６２ａおよび内部空間側開口部６２ｂが平面視で略楕円形状を呈している。
これにより、封止孔６０の封止工程において、封止孔６０の外部側凹部６１に球状の封止材４５ａを載置したときに、外部側凹部６１の凹底面に設けられた平面視で略楕円形状の中間開口部６２ａにより、その中間開口部が平面視で円形状である場合に比して、封止材４５ａと封止孔６０の内壁との間に隙間が大きく確保される。また、内部空間側凹部６２は、中間開口部６２ａよりも内部空間側開口部６２ｂの方が大きく形成されている。したがって、封止工程における真空引きがより一層されやすくなるので、真空引き時間をより短縮させて製造効率を向上させる効果を奏する。
【００８８】
（変形例３）
上記実施形態、変形例１および変形例２のリッド基板１０，５０，７０の封止孔４０，６０，８０では、リッド基板１０，５０，７０の外部側の面から掘削加工することにより形成される外部側凹部４１，６１，８１と、リッド基板１０，５０，７０の内部空間側の面から掘削加工することにより形成される内部空間側凹部４２，６２，８２との二つの凹部が連通されてなる封止孔４０，６０，８０の構成とした。これに限らず、基板の外部側の面からのみ掘削加工して内部空間側の面に貫通させて形成した封止孔であってもよい。
図８は、リッド基板の封止孔の変形例３を模式的に説明するものであり、（ａ）はリッド基板を外部側からみた部分平面図、（ｂ）は（ａ）のＧ−Ｇ線断面を示す部分断面図である。なお、図８においては、本変形例の効果を説明する便宜上、溶融前の球状の封止材４５ａを封止孔１００に載置した状態を図示している。
【００８９】
図８に示すように、ガラスなどからなるリッド基板９０の略中央には、外部側面９１に大きく開口した半球状の凹部であって、その凹底面の一部が内部空間側面９３に至って内部空間側開口部１００ｂが形成された封止孔１００が設けられている。
また、封止孔１００の内壁を含んだ領域には金属膜１０３が形成されている。
【００９０】
上記したリッド基板９０に設けられた封止孔１００の構成においても、封止孔１００の外部側面９１側に大きく開口する開口部を有する半球状を呈して形成されているので、封止工程において、封止孔１００に溶融前の固形の封止材４５ａを配置したときに、封止材４５ａの外面と、封止孔１００の内壁面との接触または近接する面積が多くなる。これにより、封止材４５ａを溶融させる際に、封止孔１００の内壁面を介した封止材４５ａへの熱伝導が良好に行われて封止不良を抑制し、安定した振動特性を有し高信頼性を備えた水晶振動子の提供に効果を奏する。
【００９１】
（変形例４）
上記実施形態および変形例１〜変形例３では、リッド基板に設けられた半球状の内壁を有する封止孔を用いて確実な封止を行うことを可能とした圧電デバイスの一例として、電子部品としての音叉型水晶振動片を用いた水晶振動子１について説明した。これに限らず、上記で説明した構成の封止孔は、例えば、電子部品としての双音叉型水晶振動片を気密に封止・収容した圧電デバイスとしての圧力センサーにおいてもその効果を発揮する。
図９は、圧電デバイスの変形例としての圧力センサーを説明するものであり、図９（ａ）は模式断面図、（ｂ）は、圧力センサーの要部である電子部品としてのセンサー素子片の模式平面図である。
【００９２】
図９（ｂ）に示すように、圧力センサー２５０は、第１の基板および第２の基板としての第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０を有し、これら第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０内に形成される内部空間にセンサー素子片２２０の振動部２２５が気密に封止された所謂ダイヤフラム方式の圧力センサーである。
【００９３】
図９（ａ）に示すように、圧力センサー２５０において、第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０の対向する面には凹部が設けられている。これら凹部の凹底面が受圧部となり、凹部の側壁を形成している部分が支持部となっている。すなわち、第１のダイヤフラム２３０の側壁を形成している部分が支持部２３２になっており、第１の基板２１０の側壁を形成している部分が支持部２１２になっていて、第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０それぞれの支持部２３２，２１２は受圧部の周囲を囲んで設けられている。
【００９４】
これら支持部２３２および支持部２１２は、第１のダイヤフラム２３０と第１の基板２１０とを、間にセンサー素子片２２０を挟んで接合するときの接合箇所になっている。また、第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０の凹部により、第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０の間には内部空間が形成される。
また、第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０それぞれの受圧部は、外部側の面と内部空間側の面とに加わる圧力の差によって湾曲するようになっており、外部側の面が測定対象となる圧力を受ける箇所になっている。
【００９５】
また、第１のダイヤフラム２３０の内部空間側の面において、後述するセンサー素子片２２０の基部２２４と対応する位置には凸部としての固着部２４２が設けられている。固着部２４２は、センサー素子片２２０の両端（基部２２４）を支持できるように一対設けてあり、且つ、中央部が受圧部の中心にくるように設けてある。
【００９６】
図９（ｂ）に示すように、本変形例のセンサー素子片２２０は、枠型の双音叉振動片である。すなわち、センサー素子片２２０は水晶結晶材料から構成され、振動部２２５、および枠部２２１とを有している。振動部２２５は、平行して延びる２本の振動腕２２５Ａ，２２５Ｂと、これら振動腕２２５Ａ，２２５Ｂの両端に位置する基部２２４とを有している。また、枠部２２１は、振動部２２５の周囲に配置されており、振動腕２２５Ａおよび振動腕２２５Ｂに沿っている長辺方向の枠と、振動部２２５の長辺方向両端の基部２２４とが連結部２２６を介してつながっている。
【００９７】
また、各振動腕２２５Ａ，２２５Ｂには図示しない励振電極が設けられているとともに、図示しない接続パターンを介して励振電極に接続されたマウント電極が基部２２４に設けられている。これら励振電極およびそれに対応するマウント電極は、正と負の極性を有するように一対設けられている。そして、センサー素子片２２０に電気信号（駆動信号）を供給すると、その駆動信号がマウント電極および接続パターンを介して励振電極に供給され、水晶結晶材料が有する圧電作用によって二つの振動腕２２５Ａ，２２５Ｂが互いに近づいたり離れたりする屈曲振動を行う。
【００９８】
図９（ａ）に示す圧力センサー２５０において、第１のダイヤフラム２３０と第１の基板２１０との間に、センサー素子片２２０を挟み込んで接合されている。即ち、第１のダイヤフラム２３０の支持部２３２および第１の基板２１０の支持部２１２が、接着媒体２８０によってセンサー素子片２２０の枠部２２１と接合されている。
また、第１のダイヤフラム２３０の固着部２４２には、センサー素子片２２０の基部２２４が接着媒体２８０によって接合されている。これにより、センサー素子片２２０の振動腕２２５Ａと振動腕２２５Ｂを有する振動部２２５は、第１のダイヤフラム２３０の二つの固着部２４２により両側が固定されて両持ち支持されている。
【００９９】
また、上記の積層体において第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０の内部に形成される内部空間にセンサー素子片２２０の振動部２２５を気密に封止する封止工程で用いられる封止孔１４０は、本変形例では、例えば、第１のダイヤフラム２３０と異なり受圧に伴い湾曲変形することを期待していない第１の基板２１０に設けられている。また、本変形例の封止孔１４０は、上記実施形態のリッド基板１０に設けた封止孔４０（図４を参照）と同じ構成にて形成されている。
即ち、封止孔１４０は、第１の基板２１０の外部と内部空間側とを連通する貫通路であって、外部側の面に開口部を有し封止孔１４０の貫通方向および内周方向に広がる曲面を有する半球状の外部側凹部１４１と、内部空間側に開口部を有する内部空間側凹部１４２とが、外部側凹部１４１の凹底部分に形成された開口部で連通されてなる。また、図示はしないが、封止孔１４０を平面視したときに視認される外部側凹部１４１の内壁を含んだ領域には金属膜が形成されている。
【０１００】
そして、封止孔１４０には封止材１４５が充填され、圧力センサー２５０の内部空間に振動部２２５が気密に封止されている。この内部空間を絶対真空にすれば絶対圧の測定を行える。即ち、外部の圧力を受けて第１のダイヤフラム２３０が撓むと、撓み力が双音叉型の水晶振動片の振動腕２２５Ａ，２２５Ｂに伝わり、伝わった撓み力は振動腕２２５Ａ，２２５Ｂに圧縮力または収縮力となるため、水晶振動片の周波数が変化する。この変化した周波数に基づき圧力値を計測することができる。
【０１０１】
上記構成の圧力センサー２５０によれば、第１のダイヤフラム２３０に設けられた封止孔１４０の外部側凹部１４１が半球状を呈して形成されているので、封止工程において封止孔１４０に溶融前の固形で球状の封止材１４５を配置し、この封止材１４５を溶融する際に、封止孔１４０の内壁面を介した封止材１４５への熱伝導が良好に行われるとともに、溶融した封止材１４５が外部側凹部１４１の内壁面（金属膜）に濡れ広がりやすくなる。したがって、第１のダイヤフラム２３０および第１の基板２１０により形成される内部空間にセンサー素子片２２０の振動部２２５を確実に気密封止することが可能になるので、内部空間を絶対真空にすることができるとともに、振動部２２５の振動特性を安定させることができるので、高精度な圧力センサー２５０を提供することができる。
また、第１のダイヤフラム２３０と異なり受圧に伴い湾曲変形することを期待していない第１の基板２１０は、第１のダイヤフラム２３０と比較して圧力に対する湾曲変形し難い構成である。したがって、第１の基板２１０に封止孔１４０を構成した圧力センサーなどの力センサーの場合では、受圧の際に、封止孔１４０と封止材１４５との接合境界面に大きなひずみが発生し難いので気密封止機能に対する高い信頼性の維持が期待できる。
【０１０２】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態およびその変形例について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【０１０３】
例えば、上記実施形態および変形例４では、電子部品として圧電振動片を用いた例を示した例を説明し、具体的に、水晶結晶材料からなる水晶振動片であって、特に、音叉型の水晶振動片２５や、双音叉型の水晶振動片を備えたセンサー素子片２２０について説明した。これに限らず、平板状の、例えばＡＴカット水晶振動片や、その他のカット角の水晶振動片であってもよい。
また、水晶からなる水晶振動片に限らず、水晶以外の他の圧電材料からなる圧電振動片、例えば、タンタル酸リチウム基板、ニオブ酸リチウム基板などを用いることもできる。
また、上記実施形態では、リッド基板１０やベース基板３０の材料として、青いガラスなどのガラス基板を用いたが、シリコン、あるいは振動片基板２０と同じ水晶などの、直接接合が可能な他の材料を用いることも可能である。
【０１０４】
さらには、上記実施形態および変形例では、圧電デバイスとしての水晶振動子１や圧力センサー２５０、および、それらを構成する電子部品として水晶振動片２５やセンサー素子片２２０などの圧電振動片について説明した。これに限らず、圧電振動片の他の電子部品を第１の基板および第２の基板により形成される内部空間に気密封止するデバイスについても、上記実施形態および変形例で説明した封止孔４０，６０，８０，１００，１４０の効果と同様な効果を奏する電子デバイスを提供することができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、振動片基板２０に、ベース基板３０およびリッド基板１０を陽極接合により接合したが、これに限らず、他の直接接合方法により接合してもよい。
例えば、珪素（Ｓｉ）を主成分とした水晶やガラスなどの接合対応面である接合領域を鏡面研磨してから当接し、加圧することによって当接面の珪素結合（原子間的結合）によって直接接合する接合法（表面活性化接合ともいう）を用いる構成としてもよい。
また、低融点ガラスを介して加熱および加圧する直接接合方法を用いてもよい。
また、被接合材料を清浄化処理した後、真空雰囲気中で水分子を吹き付けて、被接合材料の表面に水分子と水酸基（ＯＨ基）とを吸着させて活性化させ、その後、プラズマ照射により表面の水分子を除去して、被接合材料の表面どうしを密着させ、一方の被接合材料の表面の水酸基と他方の被接合材料の表面の酸素原子との間で、直接水素結合させるという接合方法を用いることもできる。この水素結合による直接接合によれば、被接合材料どうしを当接させるだけで直接接合される。
【０１０６】
また、上記実施形態では、孔封止工程を真空チャンバー内で行い、水晶振動子１の内部空間Ｓ１を真空にして封止する構成とした。これに限らず、内部空間に、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを封入してから封止する構成としてもよい。
【０１０７】
また、上記実施形態では、封止孔４０に形成する金属膜４３として、封止材４５を溶融させて充填する際に、封止材の塗れ性が特に良好な好適なものとして、クロム、金を下地層として、その下地層の金の上に、ニッケル、パラジウム、金をこの順に積層させる構成を説明した。これに限らず、良好な濡れ性などが確保できれば、上記のうちの一部の金属のみによる合金層あるいは単一の金属層であってもよく、また、他の金属を用いた構成の金属膜であってもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１…圧電デバイスとしての水晶振動子、１０，５０，７０，９０…第１の基板としてのリッド基板、２０…振動片基板、２１…枠部、２３…基部、２５…電子部品としての水晶振動片、２５Ａ，２５Ｂ…振動腕、２６Ａ…第２の励振電極、２６Ｂ…第１の励振電極、２８…第１の電極、２８ａ…第１の接合用金属、２９…第２の電極、２９ａ…第２の接合用電極、３０…ベース基板、３５，３６…実装用電極、３５ａ…引き回し配線としての側面電極、４０，６０，８０，１００，１４０…封止孔、４１，６１，８１，１４１…外部側凹部、４２，６２，８２，１４２…内部空間側凹部、４３，６３，８３…金属膜、４５，１４５…封止材、４５ａ…溶融前の固形の封止材、４９…直流電源、５１…外部側面、５３…内部空間側面、１００ｂ…内部空間側開口部、２１０…第１の基板、２１２，２３２…支持部、２２０…電子部品としてのセンサー素子片、２２１…枠部、２２４…基部、２２５…振動部、２２５Ａ…振動腕、２２５Ｂ…振動腕、２２６…連結部、２３０…第２の基板としての第１のダイヤフラム、２４２…固着部、２５０…圧電デバイスとしての圧力センサー、２８０…接着媒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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